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微小球反発試験機 説明資料 <1>#TEST12021.3

日本機械学会2019年度優秀製品賞受賞→P. 17

微小球反発試験機 eNM3A10(汎用高性能硬さ試験機・ポータブル)〜 精密な硬さ試験をいつでもどこでも何にでも 〜●微小球を使い，試料の硬さ(反発係数)を測る
世界で唯一の製品●面倒な調整ナシ…電源ONですぐ試験！
次の準備もワンプッシュ動作●試験片の作製不要…小さな部品*1も大きな物体もそのまま試験*2●試料への影響小…試料に衝突させる球はたったの∅3mm (わずか0.06g)!
跡には小さなくぼみが残るだけ●ポータブル…試験機は約0.6kgで，単3電池2本またはUSB電源で動作●360°試験…どんな向きでもOK(鉛直，倒立，水平etc.)*1 目安として、5mm以上の厚さが必要*2 試料面は#600での表面研磨を推奨(#100の場合，反発係数が約2%低下)

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微小球反発試験機 説明資料 <2>#HOW

2021.3

原理はとてもシンプルです〜 はね返り(反発係数)で試料の硬さがわかる 〜●微小球を試料に衝突させ，行きと帰りの速度をそれぞれ計測します。この速度比を反発係数e といいます。
●試料が弾性変形のみの場合，理想的には行きと帰りの速度は同じになり，e = 1になります。
●試料が塑性変形する場合，微小球の運動エネルギーはくぼみの形成に費やされた分だけ失われるため，e は1より小さくなります。

反発係数 e = V2 ／ V1
帰りの速度
V2

行きの速度
V1
衝突，変形くぼみ●試料が硬く塑性変形しにくいほどe は大きく，逆に試料が軟らかいとe は小さくなります。
●微小球をインパクトボディ(衝突体)にする方式は，中村雅勇 千葉大学・豊橋技術科学大学名誉教授，
牧清二郎 三重大学名誉教授らのアイディアであり，eNMのNとMは両先生のイニシャルから付けました。

Reference: 中村，牧，笹本：材料試験技術，Vol.32，No.1，p.23 (1987)

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微小球反発試験機 説明資料 <3>2021.3#MASS

より小さな試料を─より自由に試験できます〜 微小球で小さな試料も簡単かつ正確に試験 〜反発係数の変化 (%)

微小球反発試験機

微小球
鋼製の台上(試料中央と端部)木製の台上(試料中央部)

木製の台上(試料端部)●微小球(∅3mm)の質量(0.06g)は従来の反発硬さ試験のインパクトボディ(衝突体)の数十〜数百分の一です。

●試料を木製の台上で試験しても，しっかりした鋼製の台上とほぼ同じ値でした。

●そのため，より小さな試料も試験できます。*1●試料の端部付近でも問題なく試験できました。

*1 目安として、5mm以上の厚さが必要

Reference: 山本，宮原，山本(正), 牧: 材料試験技術 Vol. 58, No. 2, p. 75 (2013)®

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微小球反発試験機 説明資料 <4>#ITEM

2021.3

こんな品物も試験できます
反発係数の試験結果(参考値)
品物
40 HV 純銅製 硬さ基準片 (φ64×10 mm, 265 g）
ゆで卵 殻むき後 (60 g)
天然ゴム ブロック (厚さ50 mm)
100 HV 黄銅製 硬さ基準片 (φ64×10 mm, 255 g)
木製バット 少年用 1962年製 (全長800 mm, 560 g)
200 HV 鋼製 硬さ基準片 (φ64×15 mm, 380 g)
ポリエチレン製 まな板 (厚さ13 mm)
鰹節 (250 g)
400 HV 鋼製 硬さ基準片 (φ64×15 mm, 380 g)
御影石 プレート (厚さ10 mm, 2.3 kg)
800 HV 鋼製 硬さ基準片 (φ64×15 mm, 380 g)
クリスタルガラス 灰皿 (1.9 kg)

e0.190.26
0.38
0.440.48
0.55
0.63
0.70
0.72
0.87
0.900.98〜 ただいま鰹節を試験中 〜●微小球（∅3mm）が真っ直ぐ反射して戻ってくる平滑な面を試験することができます。
●目安として、試料には5mm以上の厚みが必要です。
●デモ機をご用意しています。試してみたい試料がございましたら，取扱店にご相談ください。
Reference: 山本: 材料試験技術 Vol. 59, No. 3, p. 148 (2014)
佐藤，仲井: 材料試験技術 Vol. 62, No. 2, p. 89 (2017)®

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微小球反発試験機 説明資料 <5>#PARTS

2021.3

実用部品も，そのままで鋼製ナット (M12)

中空鋼管 (直径55mm)

自動車用タイヤのアルミホイール小さなものから大きなものまで，従来の反発硬さ試験機では難しいナットや鋼管，タイヤのアルミホイールなど，さまざまな形状の実用部品をそのまま試験できます。
Reference: 山本: 材料試験技術 Vol. 66, No. 1, p. 32 (2021)

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微小球反発試験機 説明資料 <6>#ICE

2021.3

あずきバーの硬さを試験する(YouTube動画)〜 アイスも試験できる硬さ試験機 〜●硬いことで有名な井村屋「あずきバー」の硬さ(反発係数)を試験しました。
●写真のようにあずきバーをドライアイスで冷却し，-25℃で試験します。(ただし，このような低温での実験は本来，試験機の保証対象外となります。)●硬さ(反発係数)は約0.34。室温におけるカンパン(約0.26)より硬いことがわかります。

微小球反発試験機

あずきバー●ぜひ，以下のリンクから実際の動画もご覧ください。
(再生時間 約1分)

ドライアイスLink https://www.youtube.com/watch?v=3k3iZkVLdRw (またはYouTubeで「微小球反発」を検索)

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微小球反発試験機 説明資料 <7>#WORK

黄銅の加工前後の硬さ変化(YouTube動画)
微小球反発試験機〜 「曲げたら硬くなる」をその場で実演 〜●一般に金属材料に変形を加えると硬くなります(加工硬化)。
実際に，黄銅板の曲げ加工前後での硬さ(反発係数)を微小球反発試験機で比較してみました。
●硬さ(反発係数)は加工前は0.30でしたが，曲げ加工後は0.42と確かに硬くなりました。

黄銅板(曲げ加工後)●硬さ試験→曲げ→再試験の一連の様子を，以下のリンクからノーカットの動画でご覧ください。(再生時間 約2分20秒)

Link https://www.youtube.com/watch?v=TYS_pBoxlls (またはYouTubeで「微小球反発」を検索)

2021.3®

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微小球反発試験機 説明資料 <8>#LONGTERM 2021.3

硬さ変化の長期モニタリング〜 硬さで材料の変化を知る 〜
0.550

樹脂粘土 約 8mm 厚0.500

反発係数

0.450
0.400
0.350
0.3000.250●100円ショップでも売られている約8mm厚の樹脂粘土(酢酸ビニルエマルジョン)を室内に放置し，2ヶ月間、反発係数を測定しました。
●硬化の進行過程を，定量的かつ手軽に評価できます。
●素材の硬さ変化をモニタリングすることは，材料の劣化診断にもつながります。

0.200
10100

1000

経過時間 (h)反発係数(硬さ)の経時変化

10000

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微小球反発試験機 説明資料 <9>#BAR

2021.3

ある日の現場で─
バール刃先の破損原因調査〜 ものづくり現場でも活躍します 〜●ある日，現場でバールの刃先が突然破損しました。
●調査のため小さな破損片を微小球反発試験機で試験した結果，硬さ(反発係数)が0.78と正常品の0.65より硬く，焼入後に適切に焼戻し処理されていないことが原因とわかりました。
●小さな試料でも現場で簡単に測定できる微小球反発試験機は，ものづくり現場で役に立ちます。
バール破損片微小球反発試験機(プロトタイプ)

協力：垣原商店 (千葉県船橋市)

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微小球反発試験機 説明資料 <10>

#STAND2021.3

ユニバーサルスタンドとの組み合わせ例〜 複雑なパーツの面もラクラク測定 〜

ハンドル

試験機本体

試料

1. 試験機および試料のセット

2. 試験機降下＆試験®

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微小球反発試験機 説明資料 <11>

#CUSTOM

カスタマイズパーツで幅広いニーズに対応

2021.3

New!

“マウント(直付け)型表示部”“狭小部用アダプタ”“位置決め用スコープ”

いずれも，現在開発中の試作品です。
試験機のカスタマイズをご希望の方は，取扱店を通じて開発チームまでお気軽にお問い合わせください。

“丸棒・曲面用アダプタ”®

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微小球反発試験機 説明資料 <12>

#CONV

2021.3反発係数と硬さの換算表を公開中〜 反発係数 e を他の硬さと比較する際の目安に 〜●硬さの換算は正確なものではありません。あくまでも目安としてお使いください。
●換算関係は材種によっても変わります。(表は鉄鋼材料用，アルミ合金と銅合金について対応準備中)●換算表は予告なく変更される場合があります。

●換算表の全体は下記からダウンロードできます。
Link 微小球反発試験機用硬さ基準片と硬さ換算表
http://www.ystl.jp/topics/?p=1334
Link 山本科学工具研究社
http://www.ystl.jp/®

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微小球反発試験機 説明資料 <13>#MANY

2021.3

10 回試験による試験機評価
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Value of coefficient of restitution

反発係数, eCoeffi cient of restitution

1.00.90.8

e=0.63e=0.870.70.60.502000

4000

6000

8000

10000

試験回数
Number of test

〜 耐久性と安定性もお墨付き 〜●試験機の耐久性と安定性を確認するため，1000HV相当の硬い試験片を10000回試験し，1000回ごとに基準片(e =0.87とe =0.63)を試験して反発係数を確認しました。
●反発係数e の変化はおよそ0.5%以内に収まっており，耐久性・安定性に問題は認められませんでした。
●万一，球に欠けなどの問題が生じた場合でも，容易に交換することができます(有償)。
Reference: 山本，小幡: 材料試験技術 Vol. 63, No. 2, p. 95 (2018)®

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微小球反発試験機 説明資料 <14>

#TEMP2021.3

高温・低温における硬さ試験
0.7（開発中）

400HV
SteelTest results
Coefficient of res tu on VS Temperature●微小球反発試験では，微小球(圧子)と試料が一瞬しか接触しないため，高温や低温環境下の硬さ試験にも適用しやすいといえます。
●右のグラフは，実際に-196から+1000℃まで，微小球反発試験機(プロトタイプ)を使って得られた，炭素工具鋼SK85の反発係数の温度依存性です。
●現在開発中ですので，興味をお持ちの方は取扱店までご相談ください。

0.6250 HV

0.5

150 HV0.4

100 HV

反発係数, e〜 高温・低温における硬さ試験の可能性 〜

Coefficient of res tu on (eNM3A10)

Specimen
SK85 φ64 × t15

0.3

50 HVCopper

0.2-2000200

400

600

8001000

試験温度 (℃)

Hea ng or cooling temperature (℃)

Reference: 山本, 山本(正), 渡辺, 宮原：第84回日本熱処理技術協会講演大会概要集, p.65 (2017)®

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微小球反発試験機 説明資料 <15>#LINEUP

今後の製品ラインナップ (予定)
〜 最適サイズの微小球を選択できるようになります 〜
5 mm

3 mm (現行製品)
2 mm

←1 mm

●現在，1 mm・2 mm・3 mm(現行)・5 mmの微小球を使う試験機を製作済みです。
●小さいサイズの微小球ほど，より小さく薄い試料を試験できます。(次ページ参照)●大きいサイズの微小球ほど，表面粗さや凹凸を気にせず試験できます。
●微小球のサイズを変えても，原理的に反発係数は変わりません。（硬さの相似則）

2021.3®

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微小球反発試験機 説明資料 <16>

#SIZE

2021.3微小球サイズと反発係数の関係〜 より薄い試料を測るため，さらに小さな微小球の製品を開発中 〜
0.9

基準片 (0.865)
t=15mm反発係数 , e0.80.7

ABS 樹脂板 t=1.6mm

0.6

基準片 (0.630)

t=15mm

0.50.40.3

鋼板 t=3.4mm
試験条件：会議机＋塩化ビニル製デスクマット上

1mm 球

2mm 球

3mm 球

5mm 球

●微小球のサイズを変えても，原理的に反発係数は変わりません。(図の実線の基準片データ参照)●試料の厚みが十分であれば(目安として5mm以上)，3mmの微小球で正しい反発係数を測定できます。
●それより薄い試料を正しく測定するには，さらに小さな微小球が必要です。(図の破線の薄板データ参照)®

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微小球反発試験機 説明資料 <17>

#AWARD2021.3

受賞・活用事例など〜 受賞・認定 〜●日本機械学会優秀製品賞 (2019年度)…(株)山本科学工具研究社●千葉ものづくり認定製品 (2020.2.6)…(有)昌永工機●船橋市ものづくりグランプリ認定事業 (平成29年度)…(有)昌永工機●日本海事協会 NK校正証明(JIS B 7727:2000付属書2 硬さ試験機ショア式速度比検出型, 2018.2.26)…(株)仲井精機製作所●特許…特許第6624564号 (2019.12.6) / US Patent 10161839 (2018.12.25) / 他出願中
●商標…登録商標第6182900号 (2019.9.20)〜 助成・補助金 〜●千葉県(ちば中小企業元気づくり助成補助金、平成23～25年度)…(株)山本科学工具研究社●千葉県(ものづくり補助金、平成25年度補正)…(株)山本科学工具研究社〜 活用事例 (工事中) 〜●研磨工程管理●熱処理工程管理●事故原因調査

●出荷検査

●劣化診断

●研究開発

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微小球反発試験機 説明資料 <18>

#TEAM

2021.3

微小球反発試験機開発チームメンバー●赤津 行二(フューチュアテック)●中村 雅勇(千葉大学・豊橋技術科学大学)●小幡 勉(昌永工機)●牧 清二郎(三重大学)●門川 宏治(エム・シー・エル)●峰村 富夫(エフティーエス)●小賀 正樹(小賀技術士事務所)●宮原 健介(物質・材料研究機構)●小島 光司

(井谷衡機製作所)●山本 卓(山本科学工具研究社)●佐藤 忠(今井精機)●山本 正之(山本科学工具研究社)●佐藤 陵一(今井精機)●仲井 康雄(仲井精機製作所)●仲井 義郎(仲井精機製作所)(五十音順)

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微小球反発試験機 説明資料 <19>

取扱店

#SHOP

2021.3

販売元 [開発チーム]●(有)今井精機

http://www.imaitester.com/●(株)仲井精機製作所

http://www.nakaiseiki.co.jp/●(有)昌永工機

http://syoueikouki.co.jp/●エフティーエス(株)http://www.fts-web.jp/●(株)フューチュアテック

http://www.ft-hardness.com/

ディストリビュータ●三昌研磨材(株)http://www.3sho.co.jp/other/enm3a10●島津サイエンス東日本(株)https://www.sse-shimadzu.co.jp/

この説明資料の最新版
http://www.ystl.jp/eNM.pdf

説明動画
http://www.ystl.jp/eNM.mp4(PDF in English)
http://www.ystl.jp/eNM-E.pdf